基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法与流程

本发明涉及航空技术领域，具体涉及一种基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法。

背景技术：

传统的飞行数据记录规范ARINC573/ARINC717/ARINC747，以子帧为基础，每一个子帧是一秒，4个子帧构成一个帧，字槽为12个数据位。新型787飞机，完全摒弃了子帧、字槽、超级帧等概念，引入了一种新的数据记录规范ARINC767。以参数采集频率为基准，将参数分组，该分组称为“帧(Frame)”，帧的同步字为EB90，每一个帧里的参数都是同一采集速率，且顺序记录，没有了字槽的概念。一帧也不再是一秒，而是引入了“时间戳”(time stamp)的概念，用以判断各个帧的顺序及记录时间。

传统的译码软件已不能支持ARINC767规范的数据的译码，需要建立一种新的算法，以完美适应新型数据的译码。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法，以便适应基于ARINC767规范的飞行数据。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法，包括步骤：

获取基于ARINC767规范的飞行数据；

查找飞行数据的同步字，提取同步字后的帧ID；

根据飞行数据的文件名解析出飞机号，调用与飞机号对应的初始配置的参数数据库；

将飞行数据所有帧ID的长度特征与初始配置的参数数据库中对应帧ID的长度特征比较，若一致则根据初始配置的参数数据库对飞行数据进行译码，若不一致则逐个更换其他版本的参数数据库，直至飞行数据所有帧ID的长度特征与当前参数数据库中对应帧ID的长度特征一致，用当前参数数据库替换初始配置的参数数据库，并根据当前参数数据库对飞行数据进行译码；

根据译码出的各种参数，进行航段划分和机场匹配。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

目前主流的译码软件在进行译码时，任何一点设置的错误都会导致译码的失败，飞机构型的变更也会导致数据译码无法进行。用户需要对译码原理及飞机当前的构型有着细致的理解，才能完成对后台的设置，这在一定的程度上需要对使用人员进行大量的培训，增加使用成本。本发明根据ARINC767规范的数据记录特点，为飞行数据匹配合适的译码库，完成译码。用户无需对数据结构和译码库类型进行深入的了解，本发明的译码分析方法会持续尝试，直至译码完毕为止。尝试译码成功后，会将当前的配置更新后台预设配置，在处理大量同构型数据时，能节约大量的尝试译码时间及人工配置时间。

附图说明

图1为本发明基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

译码的目的是将二进制的飞行数据文件，转化为可识别的工程值。由于基于ARINC767规范的飞行数据与传统的完全不同，所以译码的算法也差别很大。

本发明基于ARINC767规范的飞行数据译码分析方法，如图1所示，包括步骤：

步骤s101、获取基于ARINC767规范的飞行数据。

飞行数据，是指从飞机数据记录系统下载的飞行数据，其格式为二进制文件。针对787飞机，飞行数据共有3类，一类是通过维护笔记本ML下载的EAFR(Enhanced Airborne Flight Recorder)数据，一类是同步到LSAPL(Loadable Software Airplane Part Librarian可装载飞机软部件库)服务器上的CPL(Continuous Parameter Logging)数据，另一类是通过TCU(Terminal Cellular Unit)利用无线网络传输到地面服务器的CPL数据。这三类数据可以通过自动或人工的方式读入计算机内存。

步骤s102、查找飞行数据的同步字，提取同步字后的帧ID。

寻找EB90同步字，并对同步字后的帧ID和帧长度等做有效性校验，取出帧的时间戳TimeStamp。

步骤s103、根据飞行数据的文件名解析出飞机号，调用与飞机号对应的初始配置的参数数据库。

飞行数据，由于其命名的规范性，可以从文件名解析出一些非常重要的信息，如飞机号、数据下载时间等，以便于后续的数据处理。

步骤s104、将飞行数据所有帧ID的长度特征与初始配置的参数数据库中的长度特征比较，若一致则根据初始配置的参数数据库对飞行数据进行译码，若不一致则调用自适应的尝试译码子算法。

由于飞机制造厂商会不定期更新有关飞行记录的数据库软件，所以用于译码的参数数据库也有对应的多个版本，尝试译码子算法的目的是依次调用所有预设的参数数据库进行译码，直到找到匹配的数据库为止。具体是，当飞行数据所有帧ID的长度特征与初始配置的参数数据库中的长度特征不一致时，逐个更换其他版本的参数数据库，直至飞行数据所有帧ID的长度特征与当前参数数据库中的长度特征一致，用当前参数数据库替换初始配置的参数数据库，并根据帧ID所包含的参数和参数所占用的长度，利用参数数据库依次进行译码，将二进制的飞行数据转换为工程值。若所有参数数据库全部尝试失败则弹出告警信息。

步骤s105、根据译码出的各种参数，进行航段划分和机场匹配。

由于原始飞行数据都是连续记录的，所有的航段都糅合在一起，形成一个连续的二进制文件。译码的目的之一就是对部分关键参数进行预先译码，比如空地电门、UTC、燃油流量、气压高度、无线电高度、地速等，根据这些参数的变化，将二进制文件划分成一个个完整的航段文件。航段的划分也一直是译码过程中的一个难点。比如数据记录的突然缺失，触地复飞，本场训练等等都会对航段划分造成干扰，影响划分的准确性。本发明创新性的引入了优先级概念，在综合了大量真实航段的数据分析后，得出的一种比较完美的航段划分解决方案。

当探测到空地电门由空中转为地面后，激活航段划分算法监控，按照优先级进行航段划分。

最高优先级：如果无线电高度变为0，地速为0，两发的燃油流量也变为0后，监控UTC时间的变化，如果出现断点，则说明航后整机已经断电，飞机不再记录数据，此时对航段进行切分最为理想，航段切分的目的是找到最优的前一个航段和后一个航段的分隔点。

二级优先级：如果第一种情况不存在，比如一些过站航班，过站期间不会断电，这时按第二优先级，监测到燃油流量为0后即进行切分。

三级优先级：如果是本场训练，飞机反复进行起降训练，则第二种情况也不会存在，此时在下一次起飞前进行航段切分。

特殊优先级：有一些特殊的数据，由于某些原因，飞行数据丢失，比如某段数据正在平飞过程，突然数据中断，下一秒直接到了另一个航段起飞前的数据。这种情况就应该监控时间断点及高度和燃油流量，按不正常的特殊优先级，在断点附近进行航段切分。

上述航段划分算法的优点：能适应几乎所有的航段数据划分，并始终以最优的方式进行切分，能屏蔽数据丢失等特殊情况对算法的干扰，准确的划分航段。

飞行数据记录的参数没有起飞和着陆机场，只有经纬度参数。因此，当数据分析到起飞点和着陆点时，需要根据经纬度，在预设的全球机场数据库中匹配最接近的机场名。同类软件在匹配机场时，经常出现匹配错误的情况，比如西雅图机场和波音基地的机场，两者相隔很近，如果算法不够优化，很容易匹配错误。本发明采用容差设计，且预留容差值接口，用户可以直接修改。

通过接口函数，获取用户设置容差值；

遍历预设的机场数据库，按照经度和纬度容差，筛选出最有可能的机场列表；

分别计算经度偏差和纬度偏差，取综合偏差最小的机场作为最终的匹配机场。

上述算法的优点在于，用户可以通过预留的接口，调整容差值，可以修正译码的结果。因为飞机惯性导航计算出的经纬度，会存在一定的偏差，如果飞行员未及时对惯导进行矫正，累计误差会越来越大，最终有可能机场匹配错误。而本算法的容差值，允许用户进行修正。

飞行进近垂直剖面，是一个新的命题，在以往的国内外译码系统中，未曾提及与实现。本发明将飞行进近过程中的各个位置点，投影在与跑道中心线重叠的铅垂面上，然后绘制LOC导航台和GS导航台相交的最佳进近线。此种算法的实现，极大的提高了数据分析的效率和准确度，非常直观的再现了飞行场景。

算法细节：

从有关途径获取进近跑道头到盲降台的距离，进近端跑道头的经纬度，进近时跑道的气压高度，VOR(VHF OMNI-DIRECTIONAL RANGE甚高频全向信标)进近时各越障点的距离及高度等信息；

以跑道进近端入口为坐标轴的原点，X轴为飞机距离跑道头进近端的地面投影距离，Y轴为飞机相对于跑道的高度；

如果是ILS(Instrument landing system仪表着陆系统)进近，绘制盲降台发射的3度或5度进近线，以机场实际公布数据为准；

如果是NDB(Non-Directional Beacon无向信标)进近，绘制各越障点及其高度；

计算当前飞机经纬度与跑道入口经纬度的距离，结合飞机相对机场平面的高度绘制飞机剖面线。

飞机进近垂直剖面的绘制，非常直观的展现了飞机所处的位置，飞机高度，与进近线的相对位置等等，可为数据分析，飞行品质监控节省大量的时间。

全部译码结束后，将译码信息和预警信息写入后台数据库中保存，保存必要的日志，备份重要数据等等。

上述算法实现后对业务的改进包括以下几个方面：

1、减轻了用户使用中的复杂度

数据译码时，用户无需知道当前原始飞行数据的帧格式对应的参数数据库，本发明会尝试各种参数数据库自动译码，且会保存当前尝试成功的参数库，下一次译码时会直接调用。这种方式能降低软件使用的复杂度，减少软件使用培训时间。

2、算法开源，用户定制程度高

用户可对数据分析预设逻辑、参数数据库二次开发，按照自己的需求编写分析逻辑、事件监控及超限预警，提高数据利用率。可为飞机维修和飞行品质提供数据支持，及时预警各系统的超限，提前排故，减少飞机停场时间。

3、简化了数据分析过程

译码后的参数工程值以友好的方式展示，支持图表曲线方式展示，便于用户直观的判断参数变化规律。同时支持将飞行数据导入在线地图，绘制完整的航段飞行轨迹，绘制飞机离场或进场时的飞行垂直剖面，用户能够有效的判断飞行存在的问题，节省分析时间，简化分析过程。

4、节省了使用成本

现有的译码系统，当飞机构型更改或机载软件更新后，原有的译码数据库不再适用，哪怕是细微的变动，都需要重新采购新的译码库，耗费大量的资金。本发明可以支持用户自定义创建修改或者直接将厂家文件转换成新的译码库，极大的缩短了更新和解决问题的周期，节约了使用的成本。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。